СПУТНИКОВЫЙ МОНИТОРИНГ ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ, СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ И КАТАСТРОФ

СПУТНИКОВЫЙ МОНИТОРИНГ ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ, СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ И КАТАСТРОФ

В. Н. Нестерук^*, И.Л. Пасюкевич^*, Г.И Мазуров^**. В. В. Пугач^***, В. А. Кравченко^*, Н.В. Стефанькин^*, А.М. Чайковская*

^*Гимназия №23 г. Минска, Беларусь krav4encko.vyacheslav@yandex.by, ^**Российский государственный гидрометеорологический университет г.Санкт-Петербург, ^*** Белорусский государственный медицинский университет E-mail: valeomed@mail.ru, , Гимназия №23 г. Минска, Беларусь

Актуальность темы следует из недостаточного освещения в учебной и научной литературе условий возникновения и развития ураганов. Изучение и мониторинг этого природного явления с помощью космических спутников для упреждающей защиты населения от стихийных бедствий, опасных явлений и экологических катастроф, связанных с ними, является важной научной задачей.

Ураган, как правило, появляется внезапно и является одной из самых мощных сил стихии, несёт в себе колоссальную энергию. Размеры ураганов различны, а продолжительность составляет до 10-12 суток. Ураганный ветер разрушает прочные и сносит лёгкие строения, опустошает засеянные поля, валит столбы линий электропередач, связи, вызывает аварии на коммунальных энергетических сетях, повреждает мосты, плотины дамбы, сбрасывает с рельсов поезда.

Помимо очевидного экономического ущерба, ураганы наносят ещё и тяжёлый экологический урон, ведь для самовосстановления отдельных экологических систем требуются десятилетия.

Немаловажным является и ущерб, наносимый здоровью каждого отдельного человека и всего населения в целом в регионах, пострадавших от ударов стихии: помимо появления значительного количества травмированных и погибших, существенно повышается риск возникновения и развития вспышек опасных инфекционных заболеваний, таких как холера, дизентерия, вирусный гепатит А и др.

В год на планете образуется более 500 сильных ураганов. Самые разрушительные из последних - Катрина, Рита, Филипп, Хавьер и др. Однако, помимо колоссальной силы, эти ураганы, как и другие, менее разрушительные, объединяют общие закономерности возникновения и развития. Так, необходимыми физическими условиями для образования любого урагана являются наличие влажной тёплой воздушной массы, возникновение сильных восходящих потоков и интенсивный прогрев подстилающей поверхности. При подъёме влажных воздушных масс и попадании их в слои атмосферы, обладающие более низкими (по сравнению с нижележащими слоями) температурами приводит к конденсации водяных паров и скрытому выделению тепла, затраченного на испарение. Этот процесс происходит вплоть до тропопаузы (до высоты 9-12 км над уровнем моря).

В XXI веке Республика Беларусь стала космическим государством. В стране был создан и плодотворно работает Национальный совет по космосу. Разрабатываются сложнейшие системы, устройства и компоненты для космических аппаратов. Ещё одним интенсивно развивающимся направлением в этой области является создание систем и устройств обработки космической информации, программного обеспечения орбитальных аппаратов.

Республика Беларусь осуществила запуск собственного искусственного спутника Земли. Основными функциями аппарата являются контроль возобновляемых и естественных природных ресурсов ландшафтов Земли, землепользования и сельскохозяйственного производства, включая информацию о паводках и о состоянии сельскохозяйственных посевов, ресурсов и экологии шельфа (для зарубежных заказчиков), чрезвычайных ситуаций, а также экологический контроль состояния окружающей среды, уточнённые прогнозы погоды, картина изменения облачных систем, фронтов, циклонов, обновление топографических карт.

Однако, для успешного осуществления оперативного мониторинга за опасными явлениями данных, полученных с помощью спутникового наблюдения, будет недостаточно. Необходим также соответствующий математический аппарат, который позволит интерпретировать полученные данные и использовать их для прогностического моделирования эволюции и перемещения зарождающегося стихийного бедствия.

Сила отклоняющего действия Земли (сила Кориолиса) создаёт вращательное движение против часовой стрелки в северном полушарии, а в южном - наоборот. Эта сила имеет следующее математическое выражение:

, (1)

где А - сила Кориолиса, - угловая скорость вращения Земли, - географическая широта, - скорость воздушного потока.

Как следует из приведённого уравнения, чем больше скорость воздушного потока, тем больше влияния оказывает сила Кориолиса. Таким образом, можно сформулировать правило: образование ураганов происходит под влиянием тёплой неустойчивой и влажной воздушной массы, а его усиление связано с широтой и возрастанием скорости воздушной массы при движении в более высокие широты.

Нами разработаны уравнения направления движения, скорости и эволюции ураганов.

Скорость урагана может определяться по уравнениям:

- I категории:

, (2)

где - скорость перемещения урагана, км/ч, - скорость ветра на высоте флюгера, км/ч, - скорость ветра на высоте 1,5 км, км/ч.

- на II стадии развития:

, (3)

где - скорость ветра на высоте 3 км, км/ч.

- на III стадии развития:

, (4)

где - скорость ветра на высоте 5,5 км, км/ч.

- V стадии развития:

, (5)

где - скорость ветра на высоте 9 км, км/ч.

Направление перемещения урагана определяется по формуле:

, (6)

где - азимут направления перемещения в градусах; - направление ветра у земли и на высотах 900, 1500, 3000, 5500, 9000 м.

Внедрение в учебно-воспитательный процесс разделов, содержащих данную информацию, позволит создать у учащихся положительную мотивацию к изучению вопросов охраны окружающей среды, экологии человека, а также необходимости разумно и бережно относиться к природным ресурсам республики и мира в целом.